(57)【要約】【課題】  燃料交換作業に伴う作業員の被曝量を従来に較べて低減することができるとともに、燃料交換作業における誤入力の防止及び、作業に要する労力と時間の削減を図ることができる燃料交換機制御装置を提供する。【解決手段】  経路算出手段１３は、データ読出し手段１２によって座標データベース１１から読み出した座標データと、位置検出手段１７から入力した現在位置から、目標座標及び経路を算出し、これに従って自動運転手段１４は、駆動手段１６により燃料交換機１０２を移動させる。目標位置に到達すると、燃料交換機１０２を停止させ、画像判定手段１８が現在位置から格子の中心点までの方向と距離を算出して自動運転手段１４へ出力し、現在位置と格子の中心点とを一させる。そして、位置収集手段２３により現在位置の位置データを位置検出手段１７から収集する。【選択図】図１
2006189341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心及びプール上を移動可能なブリッジ及びトロリと、前記トロリに設けられ垂直方向に上昇／下降して前記炉心の燃料の取り出し及び装荷を行うホイストとを具備した燃料交換機を制御する燃料交換機制御装置であって、
前記炉心及び前記プールの燃料を収めるべき場所の座標を示す番地と、当該番地のｘ−ｙ座標上の位置に関する座標データを収容する座標データベースと、
測定機能開始要求に基づいて、前記座標データベースから順次座標データを読出す読出し手段と、
前記読出し手段によって読出された座標データと、前記ブリッジ及び前記トロリの現在位置とから、移動すべき目標位置及び経路を算出する経路算出手段と、
前記目標位置及び経路に従って前記ブリッジ及び前記トロリを自動運転する自動運転手段と、
前記ブリッジ及び前記トロリが前記目標位置に到達したか否かを判定する目標到達判定手段と、
前記目標到達判定手段によって前記ブリッジ及び前記トロリが前記目標位置に到達したと判定された後、燃料を収めるべき場所を撮像しこの撮像画像と、予め設定された中心点判定用パターンとを比較して現在位置から燃料を収めるべき場所の中心点までの方向と距離を算出し、前記自動運転手段に算出した方向と距離を入力して前記ブリッジ及び前記トロリの位置を前記中心点に合せる画像判定手段と、
前記画像判定手段によって補正された前記ブリッジ及び前記トロリの位置を座標データとして収集する位置収集手段と、
前記位置収集手段によって収集した一部もしくは全部の座標データに基づいて、全体の新たな座標データを生成し前記座標データベースに保存する座標計算手段と
を具備したことを特徴とする燃料交換機制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料交換機制御装置において、
前記座標計算手段によって生成された新たな座標データと、設計値に基づく座標データ若しくは前回生成された座標データとを比較し、偏差が予め設定された設定値を超えている番地を抽出する偏差抽出手段を具備したことを特徴とする燃料交換機制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料交換機制御装置において、
前記炉心及び前記プールの燃料を収めるべき場所の中心位置を測定する番地を入力するための座標入力手段を具備したことを特徴とする燃料交換機制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載の燃料交換機制御装置において、
前記ホイストに設けられた荷重検出手段からの荷重信号を監視して燃料の着床を検出する着床検出手段と、
前記ホイストに設けられた深度検出手段からの深度信号と、前記着床検出手段からの着床検出信号に基づいて、燃料の着床深度を収集する着床深度収集手段と、
前記着床深度収集手段によって収集された着床深度の測定データを保存する実測深度データベースと、
前記実測深度データベースに記憶された着床深度の測定データに基づき、その増加／減少傾向の度合いに基づいて、次回燃料交換時の着床目標深度値を算出する深度算出手段と、
前記深度算出手段によって算出された着床目標深度値を保存する目標深度データベースと
を具備したことを特徴とする燃料交換機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、沸騰水型原子炉の燃料交換機を制御する燃料交換機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
沸騰水型原子炉を使用した原子力発電所においては、炉心とプールとの間で燃料（燃料集合体）及び制御棒を移動させ、所定位置に装荷するための燃料交換機が設けられている。図６は、このような燃料交換機１０２の構成を示すものである。炉心１の上部とプール２の上部を移動可能にブリッヂ５０が配設されており、このブリッヂ５０上には、ブリッヂ５０上をブリッヂ５０の長手方向に移動可能とされたトロリ５１が設けられている。
【０００３】
トロリ５１には、主ホイスト５２、副ホイスト５３が設けられており、これらは垂直方向に上昇及び下降可能とされている。また、トロリ５１には、これらの機器を操作するために、機器状態の表示機器と機器への動作指令を出す操作機器を備えた機上操作卓５５及び駆動制御盤５６等が設けられている。なお、同図において、５４は旋回補助ホイスト用電動機であり、５７は主ホイスト５２の先端に設けられ燃料を把持するための燃料把握機である。このように構成された燃料交換機及び、燃料交換機によって燃料を装荷する際等に、最短経路を算出して短時間で燃料交換機を移動させることができるよう制御する燃料交換機制御装置が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記のような燃料交換機を用いた燃料交換作業は、炉心及び燃料プールにおける燃料を収めるべき場所（燃料装荷位置）の設計上の座標値を基に実施している。図７は、このような炉心の座標値の一例を示しており、四角形の印で示される位置が燃料の装荷位置、その間に示される十字状の印で示される位置が、制御棒の配置位置を示している。
【０００５】
これらの位置は、ｘ方向、ｙ方向に付された座標値（番地）によって示される。これらの座標値（番地）と、ｘ−ｙ座標上の位置（ｘ−ｙ座標上の原点からのｘ方向距離（ｍｍ）、ｙ方向距離（ｍｍ））との対応関係は、座標データとして座標データベースに収容されている。
【０００６】
しかしながら、燃料装荷位置の実際の原点からの距離は、プラント運転中の燃焼熱等による燃料及び炉心の膨張／収縮，燃料交換機自体の経年変化等により変動する。そのため、変動分の補正作業を燃料交換機使用前点検時に実施している。従来このような変動分の補正作業は、燃料交換機取扱の都度、運転員が放射線管理区域内に入り手動運転により座標測定することによって行っている。
【０００７】
なお、燃料の着床深度についても、上記と同様に、プラント運転中の燃焼熱等による燃料及び炉心の膨張／収縮、燃料交換機自体の経年変化等により変動する。
【特許文献１】特開平１１−１７４１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、燃料交換機の手動運転を行う場合、炉心及びプール上を移動する燃料交換機本体の機上において、図６に示した機上操作卓５５を用いて直接目視で機器状態を確認しながら運転を行う。
【０００９】
このため、作業員は放射線管理区域である燃料交換機本体上にて作業を行わねばならず、放射線の被曝が生じるという問題がある。
【００１０】
また、燃料交換機本体の構造及び機器配置のために、監視する者と運転操作する者の二人以上の作業員が必要であり、さらに放射線被曝の問題から一回の作業時間に制限があるため、作業に人手と時間がかかるという問題がある。
【００１１】
さらにまた、計算機内の設定値を人手による入力作業により変更していたため、誤入力等の恐れがあるという問題もある。
【００１２】
本発明は、かかる問題に対処する為になされたものであり、燃料交換作業に伴う作業員の被曝量を従来に較べて低減することができるとともに、燃料交換作業における誤入力の防止及び、作業に要する労力と時間の削減を図ることができる燃料交換機制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の燃料交換機制御装置は、炉心及びプール上を移動可能なブリッジ及びトロリと、前記トロリに設けられ垂直方向に上昇／下降して前記炉心の燃料の取り出し及び装荷を行うホイストとを具備した燃料交換機を制御する燃料交換機制御装置であって、前記炉心及び前記プールの燃料を収めるべき場所の座標を示す番地と、当該番地のｘ−ｙ座標上の位置に関する座標データを収容する座標データベースと、測定機能開始要求に基づいて、前記座標データベースから順次座標データを読出す読出し手段と、前記読出し手段によって読出された座標データと、前記ブリッジ及び前記トロリの現在位置とから、移動すべき目標位置及び経路を算出する経路算出手段と、前記目標位置及び経路に従って前記ブリッジ及び前記トロリを自動運転する自動運転手段と、前記ブリッジ及び前記トロリが前記目標位置に到達したか否かを判定する目標到達判定手段と、前記目標到達判定手段によって前記ブリッジ及び前記トロリが前記目標位置に到達したと判定された後、燃料を収めるべき場所を撮像しこの撮像画像と、予め設定された中心点判定用パターンとを比較して現在位置から燃料を収めるべき場所の中心点までの方向と距離を算出し、前記自動運転手段に算出した方向と距離を入力して前記ブリッジ及び前記トロリの位置を前記中心点に合せる画像判定手段と、前記画像判定手段によって補正された前記ブリッジ及び前記トロリの位置を座標データとして収集する位置収集手段と、前記位置収集手段によって収集した一部もしくは全部の座標データに基づいて、全体の新たな座標データを生成し前記座標データベースに保存する座標計算手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料交換作業に伴う作業員の被曝量を従来に較べて低減することができるとともに、燃料交換作業における誤入力の防止及び、作業に要する労力と時間の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る燃料交換機制御装置の概略構成を示すものである。同図において、１０１は燃料交換機制御装置、１０２は燃料交換機を示している。燃料交換機１０２の外観及び全体の構成は、前述した図６に示すようになっている。
【００１６】
燃料交換機制御装置１０１は、座標データベース１１、読出し手段１２、経路算出手段１３、自動運転手段１４、目標到達判定手段１５、画像判定手段１８、位置収集手段２３、座標計算手段２４を具備している。また、燃料交換機１０２は、駆動手段１６、位置検出手段１７、ホイスト１９の先端部に設けられた撮像手段としてのカメラ２０を具備している。
【００１７】
座標データベース１１には、炉心及びプールの燃料を収めるべき場所の座標（番地）と、この座標（番地）によって表される燃料を収めるべき場所のｘ−ｙ座標上の位置との関係を示す座標データが収容されている。
【００１８】
燃料交換機制御装置１０１にオペレータからの測定開始要求があると、図２のフローチャートに示すように、データ読出し手段１２が座標データベース１１から座標データの読み出しを開始し、まず最初の座標データを一つ読み出して経路算出手段１３へ渡す（２０１）。
【００１９】
経路算出手段１３は、この座標データと、位置検出手段１７から受け取った燃料交換機１０２の現在位置（ブリッジ及びトロリの現在位置）から、目標座標及びそこへ至る経路を算出して自動運転手段１４及び目標到達判定手段１５へ渡す（２０２）。
【００２０】
自動運転手段１４は、その目標座標及び経路に従って燃料交換機１０２が動くように駆動手段１６へ信号を出して燃料交換機１０２を駆動する（２０３）。
【００２１】
位置検出手段１７は、時々刻々の燃料交換機１０２の現在位置（ブリッジ及びトロリの現在位置）を、燃料交換機制御装置１０１の目標到達判定手段１５へ出力し、目標到達判定手段１５は、その目標位置に現在位置が到達したか否かを判定する（２０４）。そして、目標位置に到達した場合、目標到達判定手段１５は、自動運転手段１４に停止指令を出力して燃料交換機１０２を停止させるとともに、画像判定手段１８に対して中心判定処理を開始するよう信号を出力する（２０５）。
【００２２】
画像判定手段１８は、その信号を受けて、予め中心点で撮像した中心点判定用パターンとカメラ２０によって撮像された燃料を収めるべき場所を示す格子状の板２１の画像とを比較して、現在位置から格子の中心点までの方向と距離を算出して自動運転手段１４へ出力する（２０６）。
【００２３】
自動運転手段１４は、画像判定手段１８から入力された方向と距離に従って、駆動手段１６へ信号を出して燃料交換機１０２を駆動し（２０７）、画像判定手段１８は、カメラ２０によって撮像された画像と中心点判定用パターンとが一致し、現在位置が格子の中心点と一致するまで上記の操作を行う（２０８）。
【００２４】
そして、現在位置が格子の中心点と一致すると、画像判定手段１８は、位置収集手段２３に位置データを収集するよう信号を出力して、現在位置の位置データを位置検出手段１７から収集する（２０９）。
【００２５】
上記現在位置の位置データの収集が終了すると位置収集手段２３は、読み出し手段１２に対して座標データベース１１から次の座標データの読み出しを行うように信号を出力し、読み出し手段１２は、予め設定されている全ての座標（全番地若しくは設定された一部の番地）について、順次座標データの読み出しを行い、ステップ２０１からの処理を繰り返す（２１０）。
【００２６】
そして、予め設定されている全ての座標（番地）についての測定が終了すると座標計算手段２４が起動され、座標計算手段２４は、位置収集手段２３によって収集された炉心及びプールの位置データに基づいて、炉心及びプールの燃料を収めるべき場所全点に関する新たな座標データを生成し、座標ベース１１に保存する（２１１）。
【００２７】
この場合、新たな座標データは、炉心及びプールの燃料を収めるべき場所全点の位置データを収集して新たな座標データを生成する場合と、炉心及びプールの燃料を収めるべき場所のうち何点かの位置データを収集し、これらの位置データに基づいて炉心及びプール形状に合わせた補正及び補間計算を行い、全点に関する原点からの座標を算出し、新たな座標データを生成する場合があり、これらは適宜選択される。
【００２８】
以上のとおり、本実施形態では、燃料交換機１０２を順次中心点の座標を測定するための所定位置に移動させる工程、所定位置に移動させた後中心点の座標を測定する工程、これらの測定結果に基づいて新たな座標データを生成する工程の一連の工程を、操作員がトロリに乗って操作、入力等の作業を行うことなく、自動的に実行することができる。したがって、これらの作業に伴う作業員の被曝を削減することができるとともに、作業員の目視による測定による位置ずれの発生や誤入力の防止及び、作業に要する労力と時間の削減を図ることができる。
【００２９】
図３は、他の実施形態に係る燃料交換機制御装置１０１の構成を示すものである。この実施形態は、前述した図１の実施形態の構成に加えて、燃料交換機制御装置１０１内に、実測座標データベース２５と、偏差抽出手段２６とを設けたものである。
【００３０】
上記実測座標データベース２５には、炉心及びプールの燃料を収めるべき場所に関して実際に座標の測定を行って生成された最新の座標データが収容される。一方、座標データベース１１には、炉心及びプールの燃料を収めるべき場所に関し設計値に基づく座標データ、若しくは、前回の測定によって生成された座標データが収容される。
【００３１】
そして、偏差抽出手段２６は、オペレータからの測定開始要求により、座標データベース１１内に収容された座標データと、実測座標データベース２５内に収容された座標データから座標を一つずつ読み出して比較し、その偏差が予め設定された設定値を超えるか否かを判定する。そして、偏差が予め設定された設定値を超えている場合は、経路算出手段１３へ座標データを渡す。この後、前述した実施形態と同様にして、この位置についての座標の測定が行われる。
【００３２】
これによって、偏差が予め設定された設定値を超えている部位については、順次再度座標の測定を自動的に行うことができる。
【００３３】
図４は、他の実施形態に係る燃料交換機制御装置１０１の構成を示すものである。この実施形態は、前述した図１の実施形態の構成に加えて、燃料交換機制御装置１０１内に、座標入力手段２８を設けたものである。
【００３４】
座標入力手段２８は、オペレータが座標測定位置の指示を１つ又は複数入力するためのものである。この座標入力手段２８によってオペレータが測定したい座標を１つ又は複数設定すると、経路算出手段１３は座標入力手段２８から受取ったその座標と燃料交換機位置検出手段１７からの燃料交換機１０２の現在位置から目標座標およびそこへ至る経路を算出して自動運転手段１４及び目標到達判定手段１５へ渡し、前述した実施形態と同様にして、その座標における座標の測定が行われる。
【００３５】
これによって、オペレータが選定する任意の１つ又は複数の座標を最短ルートで自動測定することが可能になり、一部の座標のみを正確に測定したい場合などに有効である。
【００３６】
図５は、他の実施形態に係る実施例の燃料交換機制御装置１０１の要部構成を示すものである。この実施形態は、前述した図１の実施形態の構成に加えて、燃料交換機制御装置１０１内に、燃料交換機１０２の主ホイストから吊下げた燃料の着床を検出する着床検出手段２９、着床検出時のホイスト深度を収集する深度収集手段３０、収集したホイスト深度データを蓄積する実測深度データベース３１、そのデータから次回着床時の目標深度を自動的に算出する深度算出手段３２、算出された目標深度を次回の目標値として蓄積する目標深度データベース３３を備え、燃料交換機１０２に、燃料交換機１０２の主ホイストにかかる荷重を検出する荷重検出手段３４、主ホイストの現在深度を検出する深度検出手段３５を備えている。
【００３７】
着床検出手段２９は、荷重検出手段３４からの荷重信号を監視して燃料の着床を検出し、深度収集手段３０に対して収集指令を出力する。深度収集手段３０はその指令を受けると深度検出手段３５からの深度信号を収集して実測深度データベース３１に蓄積する。深度算出手段３２は実測深度データベース３１に蓄積されたデータから次回の着床時の目標深度を算出し、目標深度データベース３３に蓄積する。
【００３８】
これにより、プラント及び燃料の外形的変動を自動的に制御システムの設定値に補正し、実際の使用前点検時の補正作業を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の燃料交換機制御装置の一実施形態の構成を示す図。
【図２】図１の実施形態の動作を説明するための図。
【図３】本発明の燃料交換機制御装置の他の実施形態の構成を示す図。
【図４】本発明の燃料交換機制御装置の他の実施形態の構成を示す図。
【図５】本発明の燃料交換機制御装置の他の実施形態の構成を示す図。
【図６】燃料交換機の外観構成を示す図。
【図７】炉心の燃料装荷位置の座標値の一例を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１１……座標データベース、１２……読出し手段、１３……経路算出手段、１４……自動運転手段、１５……目標到達判定手段、１６……駆動手段、１７……位置検出手段、１９……ホイスト、２０……カメラ、２１……炉心の格子状の板、２３……位置収集手段、２４……座標計算手段、１０１……燃料交換機制御装置、１０２……燃料交換機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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